CN103290851B - 控制基坑围护墙内外差异位移的预应力钢支撑及施工方法 - Google Patents

控制基坑围护墙内外差异位移的预应力钢支撑及施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种控制基坑围护墙内外差异位移的预应力钢支撑,围护墙由多幅竖向钢筋混凝土地下连续墙组成,并连接由多根断面为正方形的H型钢组合而成的钢支撑;在钢支撑中设置有用于施加预应力或保持预应力的加载器;H型钢布置在两幅地下连续墙的接缝处的两侧并与地下连续墙连接,每幅地下连续墙上连接的H型钢数量相同或相等;同时还提供其施工方法。本发明具有刚度大、变形小、控制相邻围护墙产生的差异位移和变形、施工方便、可回收重复使用等优点。

Description

控制基坑围护墙内外差异位移的预应力钢支撑及施工方法
技术领域
[0001] 本发明涉及土木工程技术领域,特别涉及深基坑支护的内支撑结构,以减少基坑的变形,保护基坑开挖过程周边环境的安全。
背景技术
[0002] 在软土深基坑工程中,尤其是地铁、隧道的深基坑,其竖向围护结构采用钢筋混凝土地下连续墙,其水平支撑常用钢支撑结构。钢支撑使用的材料主要有钢管、型钢。对于钢管支撑的安装是每一根分别安装,分别施加预应力,一般在一幅6m长的地下连续墙上,安装2根或4根(2根并列)钢管支撑,由于在相邻的两幅地下连续墙上钢支撑的安装和施加预应力不同步,实际也很难同步,导致两幅地下连续墙在接头处产生相对位移,使得相已封水困难的接头处被再次拉开,产生较大裂缝,在此处引起突水涌砂事故不断出现。由于地下连续墙接头缝隙的出水封堵是很困难,为了减少接头缝间隙,不断改变接头的连接形式,消耗了大量钢材,但效果仍难以保证,这主要是因为,对钢支撑进行预应力加载和钢支撑受力变形时,两幅地下连续墙是不同步的,加之目前的钢管支撑加预应力方式采用的是活络头胀楔法,预应力的消散量难以确定,导致每根钢管撑的实际预应力值相差较大,从而使相邻两幅地下连续墙受到的预应力也不同,表现在相邻地下连续墙之间的接头被拉开,产生较大的缝隙。
[0003] 这样的结构型式,当地压较大时,单根型钢管支撑的承载力难以达到要求,可采用双拼式支护形式,但这二根型钢之间的连接仍无法形成一个组合结构,其支护刚度难以保证。
[0004] 与钢筋混凝土支撑相比,钢支撑具有可回收、重复利用、安装方便和施工工期短等优点,但是钢支撑的截面小,支护刚度低及预应力施工难以保证是限制其应用范围的主要原因,为了扩大其应用范围,更好地控制基坑的变形和围护墙之间的差异位移,采用新型钢结构支撑是非常迫切的,也完全符合我国现行的产业政策。
发明内容
[0005] 本发明所要解决的技术问题在于,克服现行基坑支护中钢支撑结构形式及安装方法等存在的缺点,提供一种控制围护墙内外差异位移的预应力钢支撑及其该钢支撑的施工方法,可以增加钢支撑之间的联系和专门加载装置施加预应力,使二根或多根钢支撑能同步受力与整体承载。
[0006] 为了解决上述问题,本发明的技术方案是这样的:
[0007] 一种控制基坑围护墙内外差异位移的预应力钢支撑,围护墙由多幅竖向钢筋混凝土地下连续墙组成,围护墙上连接有钢支撑,其特征是,钢支撑由多根断面为矩形的H型钢组合而成;多根H型钢之间采用连接板和/或剪刀式连接梁连接,连接板和/或剪刀式连接梁通过螺栓连接在H型钢的翼缘板上;在钢支撑中设置有用于施加预应力或保持预应力的加载器;所述H型钢布置在两幅地下连续墙的接缝处的两侧并与地下连续墙连接,每幅地下连续墙上连接的H型钢数量相同。
[0008] 所述H型钢截面为正方形。
[0009] H型钢下方设置有立柱,立柱通过托座和横梁连接钢支撑梁。
[0010] 所述围护墙上设置有预埋螺栓,H型钢通过预埋螺栓连接围护墙。
[0011] H型钢上分布有连接用的螺栓孔。
[0012] 所述钢支撑中的加载器,由多根焊有多道加劲板H型钢横梁和箱形连接器组成;H型钢横梁与箱形连接器之间用螺栓连接。
[0013] 加载器内设置有可移动式千斤顶。
[0014] 加载器内设置有自锁固定式千斤顶。
[0015] 该种控制围护墙内外差异位移的预应力钢支撑的施工方法是:
[0016] 第一步:在围护墙上安装一连接钢板,连接钢板上分布有与钢支撑梁一端连接的螺栓孔;
[0017] 连接钢板通过预埋螺栓与围护墙连接或连接钢板以焊接方式与围护墙连接;
[0018] 第二步:将钢支撑安装在立柱横梁上并用连接板和剪刀式连接梁连接;
[0019] 第三步:用不同厚度的钢板加垫,以调节围护墙施工误差引起的支撑长度变化;将钢支撑的两端与围护墙上安装的连接钢板用螺栓相连或支撑与连接钢板焊接,;
[0020] 第四步:在钢支撑上设置专用加载连接器,并施加预应力;其施加预应力的方法一种是在钢支撑的位置上安装自锁式千斤顶,施加预应力后锁定。另一种方法时在钢支撑的邻近位置上安装千斤顶,施加预应力后锁定预应力,然后将加载用千斤顶移除;
[0021] 当基坑支护工程完成后,按下列步骤完成拆除和重复利用:
[0022] 第一步:利用加载器的千斤顶,施加作用力,在预应力锁定盒与预应力传递梁之间顶出间隙,拆除预应力锁定盒;
[0023] 第二步:对千斤顶卸压,卸除钢支撑上的预应力;
[0024] 第三步:解除钢支撑两端与基坑围护墙之间的连接;
[0025] 第四步:将钢支撑构件从基坑中整体拆除吊出;
[0026] 第五步;拆除的钢支撑构件全部能应用于另一个基坑支护,实现该支撑材料的重复利用。
[0027] 有益效果,该组合钢支撑同步受力并具有刚度大、变形小、减小相邻围护墙产生差异位移和变形,当某处围护墙变形位移较大时,调节预应力,可以减小或恢复围护墙的位移;该组合钢支撑施工方便、可回收重复利用等优点,达到了缩短工期、降低工程造价的目的。
附图说明
[0028] 下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明;
[0029] 图1为钢支撑由二根H型钢组成及预应力锁定采用锁定盒的结构形式示意图。
[0030] 图2为钢支撑由四根H型钢组成及预应力锁定采用锁定盒的结构形式示意图。
[0031] 图3为钢支撑由二根H型钢组成及预应力锁定采用自锁式千斤顶的结构形式示意图。
[0032] 图4为钢支撑由四根H型钢组成及预应力锁定采用自锁式千斤顶的结构形式示意图。
具体实施方式
[0033] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体图示,进一步阐述本发明。
[0034] 实施例1,参看图1,一种控制围护墙内外差异位移的预应力钢支撑,该组合钢支撑结构主要由二根型钢2,连接板3,剪刀连接梁31,预应力加载传力梁4,加载千斤顶5和预应力锁定盒51所组成。型钢2,连接板3,剪刀连接梁31,预应力加载传力梁4,加载千斤顶5和预应力锁定盒51构成一直受力整体。二根型钢分布在两幅地下连续墙的接缝两侧,对称布置。
[0035] 型钢2为高强H型钢,型钢上分布有连接用的螺栓孔。螺栓孔多组多个,可以满足不同连接的需求。具体的在上翼缘板上安装有连接板3和剪刀连接梁31,连接方式为通过螺栓连接。
[0036] 加载千斤顶5用于施加预应力,千斤顶可以采用移动式千斤顶,使用移动式千斤顶,在加载完毕后锁定预应力,千斤顶可以移除。
[0037] 加载千斤顶5用于施加预应力,千斤顶可以采用自锁式固定千斤顶,使用自锁固定式千斤顶,在加载完毕后通过自锁装置锁定预应力。
[0038] 预应力锁定盒51通过螺栓连接预应力加载传力梁4。
[0039] 型钢2下方设置有立柱6,立柱6通过托座61和横梁62连接型钢2。
[0040] 参看图2,该组钢支撑结构主要由四根型钢2,连接板3,剪刀连接梁31,预应力加载传力梁4,加载千斤顶5和预应力锁定盒51所组成。四根型钢分布在两幅地下连续墙的接缝两侧,对称布置。其余同实施例1。
[0041] 参看图3,该组钢支撑结构主要由二根型钢2,连接板3,剪刀连接梁31,预应力加载传力梁4,自锁式加载千斤顶5所组成。二根型钢分布在两幅地下连续墙的接缝两侧,对称布置。其余同实施例1。
[0042] 参看图4,该组钢支撑结构主要由四根型钢支撑梁2,连接板3,剪刀连接梁31,预应力加载传力梁4,自锁式加载千斤顶5所组成。四根型钢分布在两幅地下连续墙的接缝两侦牝对称布置。其余同实施例1。
[0043] 参看图1、2、3、4,型钢2的两端分别与围护墙I连接,围护墙之间的连接缝11位于每组钢支撑结构的中间。
[0044] 本发明所述的钢支撑,对称地分布在相邻的两幅地下连续墙上,可以有效保证围护墙的一致性,防止局部变形。该钢支撑通过预埋螺栓连接,连接可靠,可以承受拉压力。
[0045] 钢支撑可以作为对撑、角撑、斜抛撑应用在基坑支护中。基坑类型为中心岛式或者地铁站建设基坑等。
[0046] 具体的安装方法如下:
[0047] 第一步:在围护墙上安装一连接钢板,连接钢板上分布有与钢支撑梁一端连接的螺栓孔;
[0048] 连接钢板通过预埋螺栓与围护墙连接或连接钢板焊接在围护墙上;
[0049] 第二步:将钢支撑安装在立柱的横梁上并用连接板和剪刀式连接梁连接;
[0050] 第三步:将钢支撑的两端与围护墙上安装的连接钢板用螺栓相连,用不同厚度的钢板加垫,以调节围护墙施工误差引起的支撑长度变化;
[0051] 第四步:在支撑梁上设置专用加载连接器,并施加预应力。其施加预应力的方法一种是在支撑梁的位置上安装自锁式千斤顶,施加预应力后锁定。另一种方法时在支撑梁的邻近位置上安装千斤顶,施加预应力后用锁定盒锁定预应力,然后将加载用千斤顶移除。
[0052] 通过上述步骤和安装方法,使相邻围护墙同步受力,减小差异位移和变形。
[0053] 当基坑支护工程完成后,按下列步骤完成拆除和重复利用。
[0054] 第一步:利用加载预应力的千斤顶,施加作用力,在预应力锁定盒与预应力传递梁之间顶出间隙,拆除预应力锁定盒,
[0055] 第二步:对千斤顶卸压,卸除钢支撑梁上的预应力;
[0056] 第三步:解除钢支撑两端与基坑围护墙之间的连接;
[0057] 第四步:将型钢构件从基坑中整体拆除吊出;
[0058] 第五步;拆除的钢支撑构件全部能应用于另一个基坑支护,实现该支撑材料的重复利用。
[0059] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实例的限制,上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种控制基坑围护墙内外差异位移的预应力钢支撑,围护墙由多幅竖向钢筋混凝土地下连续墙组成,围护墙上连接有多组钢支撑,其特征是,多组钢支撑由多根断面为矩形的H型钢组合而成;多根H型钢之间采用连接板和/或剪刀式连接梁连接,连接板和/或剪刀式连接梁通过螺栓连接在H型钢的翼缘板上;每组钢支撑中设置有用于施加预应力或保持预应力的加载器;所述H型钢布置在两幅地下连续墙的接缝处的两侧并与地下连续墙连接,每幅地下连续墙上连接的H型钢数量相同。
2.根据权利要求1所述的一种控制基坑围护墙内外差异位移的预应力钢支撑,其特征是,所述H型钢截面为正方形。
3.根据权利要求1所述的一种控制基坑围护墙内外差异位移的预应力钢支撑,其特征是,H型钢下方设置有立柱,立柱通过托座和横梁连接钢支撑梁。
4.根据权利要求1所述的一种控制基坑围护墙内外差异位移的预应力钢支撑,其特征是,所述围护墙上设置有预埋螺栓,H型钢通过预埋螺栓连接围护墙。
5.根据权利要求1所述的一种控制基坑围护墙内外差异位移的预应力钢支撑,其特征是,H型钢上分布有连接用的螺栓孔。
6.根据权利要求1所述的一种控制基坑围护墙内外差异位移的预应力钢支撑,其特征是,所述钢支撑中的加载器,由多根焊有多道加劲板H型钢横梁和箱形连接器组成;H型钢横梁与箱形连接器之间用螺栓连接。
7.根据权利要求1所述的一种控制基坑围护墙内外差异位移的预应力钢支撑,其特征是,加载器内设置有可移动式千斤顶。
8.根据权利要求1所述的一种控制基坑围护墙内外差异位移的预应力钢支撑,其特征是,加载器内设置有自锁固定式千斤顶。
9.一种控制基坑围护墙内外差异位移的预应力钢支撑的施工方法: 第一步:在围护墙上安装一连接钢板,连接钢板上分布有与钢支撑梁一端连接的螺栓孔; 连接钢板通过预埋螺栓与围护墙连接或连接钢板以焊接方式与围护墙连接; 第二步:将钢支撑安装在立柱的横梁上并用连接板和剪刀式连接梁连接; 第三步:用不同厚度的钢板加垫,以调节围护墙施工误差引起的支撑长度变化;将钢支撑的两端与围护墙上安装的连接钢板用螺栓相连或支撑与连接钢板焊接; 第四步:在钢支撑上设置专用加载连接器,并施加预应力;其施加预应力的方法一种是在钢支撑的位置上安装自锁式千斤顶,施加预应力后锁定;另一种方法时在钢支撑的邻近位置上安装千斤顶,施加预应力后锁定预应力,然后将加载用千斤顶移除; 当基坑支护工程完成后,按下列步骤完成拆除和重复利用: 第一步:利用加载器的千斤顶,施加作用力,在预应力锁定盒与预应力传递梁之间顶出间隙,拆除预应力锁定盒; 第二步:对千斤顶卸压,卸除钢支撑上的预应力; 第三步:解除钢支撑两端与基坑围护墙之间的连接; 第四步:将钢支撑构件从基坑中整体拆除吊出; 第五步;拆除的钢支撑构件全部能应用于另一个基坑支护,实现该支撑材料的重复利用。
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